JP2003201823A

JP2003201823A - 排ガス浄化装置用フィルタ

Info

Publication number: JP2003201823A
Application number: JP2002300524A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Naruse; 和也成瀬; Tetsushi Ono; 哲史大野; Koji Shimado; 幸二島戸
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】再生時の燃焼ピークを防止できる排気ガス浄
化装置の新たな構成を提供し、再生効率、耐久性を改善
すること。【解決手段】ケーシングと、その内部に配設されるハ
ニカム構造の多孔質セラミックフィルタとからなり、か
つ600 ℃以上の温度で再生処理が行われる排気ガス浄化
装置に用いられるフィルタとして、長手方向に沿って並
列する複数の貫通孔を有し、これらの貫通孔の各端面
は、それぞれ市松模様状に目封じされると共に、ガスの
入側と出側とでは開閉を逆の関係を有し、これらの貫通
孔の隣接するものどうしは、多孔質な隔壁を通じて互い
に通気可能にしてなる炭化珪素製フィルタユニットの複
数個にて構成し、かつこれらのユニット相互間にはシー
ル材を介在させることによって接着して集合体とし、そ
して、前記シール材層として、窒化物もしくは炭化物か
ら選ばれる少なくとも１種以上の無機粒子を含むものを
用いた排気ガス浄化装置用フィルタ。

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関から排
出される排気ガスを浄化するための排気ガス浄化装置用
フィルタに関し、特に、排気ガス中に含まれる粒子状物
質（パティキュレート）を捕集し除去する効果に優れた
排気ガス浄化装置用フィルタついて提案する。【０００２】【従来の技術】排気ガス浄化装置は、主として、ケーシ
ングとその内部に配設されたフィルタおよび必要に応じ
てこのフィルタに取り付けられる発熱体とから構成さ
れ、該フィルタに捕集した排気ガス中のパティキュレー
トを、発熱体を介して燃焼させ、該フィルタから除去す
る処理（以下、単に「再生」という）を行うための装置
である。このような排気ガス浄化装置のフィルターとし
ては、従来、ハニカム構造を有するコーディライト（２
MgＯ・２Al₂O₃・５SiO₂）製のセラミックフィルタなど
が提案されている（特許文献１参照）。【０００３】コーディライト製フィルタの再生は、該フ
ィルタの軸端面の近傍に電気ヒータを配設し、この発熱
体の輻射熱にて該フィルタの一端面を加熱することによ
り、まず、フィルタ端面側に付着捕集したパティキュレ
ートに着火し、これを燃焼させると同時に、その燃焼を
ガスの流れ方向である軸方向に逐次的に伝播させること
により行っていた。【０００４】しかしながら、コーディライト製フィルタ
は熱伝導性が悪いため、パティキュレート燃焼の伝播に
伴い、局部的な発熱による鋭角的な温度分布（燃焼ピー
ク）を生じる欠点があった。即ち、このコーディライト
製フィルタは、熱膨張の小さい部材であるにもかかわら
ず、最終的には熱応力疲労を受けてクラックが発生し易
いという問題があった。特に、捕集したパティキュレー
トが多いと、燃焼時の発熱量が大きくなり、フィルタが
局部的に耐熱温度以上の温度にまで加熱されて溶損して
しまうことさえあった。一方で、パティキュレートの捕
集量が少ないうちに再生を行うと、燃焼時の発熱量も小
さく、燃焼の伝播が十分に進まないため、パティキュレ
ートの燃え残りを生ずるという問題があった。【０００５】このことから上記従来技術は、再生時にお
ける諸条件（捕集量、ヒータ温度、通電時間、燃焼用空
気の供給量、エンジンの運転条件等）を厳しく制御しな
ければならなかった。しかも、コーディライト製フィル
タは、多孔質な壁の品質（気孔径分布）を制御すること
が難しく、製品品質にバラツキを生じ易いので、極めて
安全率の高い設計が必要であった。しかし、再生状態を
左右する要因は上述したように複雑であることから、こ
れらの要因を厳密に制御することは容易ではなかった。【０００６】これに対し、前記ヒータをフィルタ軸端面
に配置する上記従来技術の問題点を解消する方策とし
て、例えば電気ヒータをフィルタの外周面に巻回する技
術も検討された。つまり、この技術は、フィルタの外周
面全体を加熱することによって、再生時におけるフィル
タ内の温度差を極力小さくしようとしたものである。し
かし、この従来技術も、燃焼空気の流れによって燃焼ピ
ークが生じるため、長期の耐久性に劣り、クラックの発
生を阻止できないという問題があった。【０００７】そこで、発明者らは先に、上記の実情に鑑
みて、一体形である従来のフィルタに代え、複数個の多
孔質セラミック製フィルタユニットを結束させて１つの
集合体とした分割形フィルタを開発し、特にフィルタユ
ニット相互間に発熱体（電気ヒータ）を介在させ、パテ
ィキュレートを除去してフィルタの再生を行う排気ガス
浄化装置、およびその構成体を提案した（特許文献２参
照）。【０００８】発明者らが先に提案した上記排気ガス浄化
装置は、フィルタを分割してユニット化し、このユニッ
トを組み合わせて集合体とした大きなフィルタを構成
し、これらのユニット間に発熱体を介在させた分割形フ
ィルタである。それ故に、再生時におけるフィルタ内の
温度差はある程度改善することができる。【０００９】しかしながら、発明者らの研究によれば、
上記提案の排気ガス浄化装置では、隣接する各フィルタ
ユニットの間に介在させるヒータの発熱量を、ヒータの
位置に関係なく均等にすると、パティキュレートの燃焼
熱は、フィルタ中央側のユニットではこもり（滞留し）
易く、外側（端面側ならびに外周面側）のユニットでは
放散し易い。その結果、温度分布が不均一となって、し
ばしばクラックが発生するという問題が見られた。すな
わち、ヒータの発熱量を均等にするだけでは、パティキ
ュレートの燃焼熱による局部的な燃焼ピークの発生を阻
止することはできないということが判った。特に、炭化
珪素製フィルタは、それ自体の熱容量が大きく電力消費
も大きいので、ユニット化しても熱効率のよい加熱方法
を用いなければ短時間で燃焼温度に到達できない。しか
も、炭化珪素製フィルタは、熱膨張率が大きいので、コ
ーディライトに比べて程度は低いものの燃焼熱の伝播に
よる燃焼ピークが生じることから、クラックが発生し易
いという問題がやはりあった。つまり、炭化珪素製フィ
ルタは、この材料の熱伝導性が良すぎるために放熱が大
きく、なかなか再生温度に到達しないという問題があ
り、また、熱膨張率が大きいために低い燃焼ピークでの
熱疲労によってもクラックが発生し易いという問題があ
った。【００１０】【特許文献１】特開昭５７−００７２１６号公報【特許文献２】特開平０７−０５４６４３号公報【００１１】【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、燃
焼効率（再生効率）に優れ、耐久性に優れる（クラック
の発生を防止できる）排気ガス浄化装置用フィルタを提
供することにある。【００１２】【課題を解決するための手段】上記目的の実現に向け、
発明者らはさらに研究を続けた結果、以下に示す内容を
要旨とする発明の構成に想到した。すなわち、この発明
は、ケーシングと、その内部に配設されるハニカム構造
の多孔質セラミックフィルタとからなり、かつ600 ℃以
上の温度で再生処理が行われる排気ガス浄化装置に用い
られるフィルタとして、長手方向に沿って並列する複数
の貫通孔を有し、これらの貫通孔の各端面は、それぞれ
市松模様状に目封じされると共に、ガスの入側と出側と
では開閉を逆の関係を有し、これらの貫通孔の隣接する
ものどうしは、多孔質な隔壁を通じて互いに通気可能に
してなる炭化珪素製フィルタユニットの複数個にて構成
し、かつこれらのユニット相互間にはシール材を介在さ
せることによって接着して集合体とし、そして、前記シ
ール材層として、窒化物もしくは炭化物から選ばれる少
なくとも１種以上の無機粒子を含むものを用いたことを
特徴とする排気ガス浄化装置用フィルタである。【００１３】【発明の実施の形態】この発明の排気ガス浄化装置用フ
ィルタは、多孔質セラミックからなる複数個のフィルタ
ユニットが、これらのユニット相互間に弾性質素材から
なるシール材を介在させて一体に接着した集合体とした
形態をとる構造体にて構成されている点に特徴がある。【００１４】この発明フィルタにおいて、上記シール材
は、隣接するフィルタユニット間に生じる隙間を埋める
と共に、フィルタユニット同士の接合を図るための接着
剤として作用する。これにより、空気漏れによる浄化効
率の低下やフィルタの耐久性を改善することができる。【００１５】このシール材は、耐熱性のほかに、弾性、
熱伝導性、接合性および強度等を備えていることが好ま
しい。それは、弾性に優れていると、加熱によってフィ
ルタに熱応力が加わるようなときでも、その熱応力を確
実に開放することができるからである。また、熱伝導性
に優れていると、発熱体の熱が各フィルタユニットに速
やかにかつムラなく伝導し、排気ガス浄化装置内部の温
度差も小さくなるからである。また、接合性および強度
に優れたものであると、隣接して設けられているフィル
タユニット同士の接合性が優れ、排気ガス浄化装置自体
の耐久性も優れるものとなるからである。【００１６】このシール材の組成は、少なくとも無機繊
維、無機バインダー、有機バインダー、無機粒子である
ことが望ましい。かかる組成からなる弾性質素材は、シ
ール材に望まれる上記の特性、即ち耐熱性、弾力性、熱
伝導性、接着性および排気ガスシール性等を有している
からである。この場合、無機繊維としては、セラミック
ファイバー、例えばアルミナ−シリかセラミックファイ
バー，アルミナファイバー，ジルコニアファイバーおよ
びシリカファイバー等がある。無機バインダーとして
は、コロイダルゾル、例えばアルミナゾルやシリカゾル
などがある。有機バインダーとしては、親水性有機高分
子が望ましく、特に多糖類がさらに好ましい。具体的に
は、ポリビニルアルコールやメチルセルロース，エチル
セルロース，カルボキシメチルセルロースがあるが、特
にカルボキシメチルセルロースが望ましい。無機粒子と
しては、炭化物および窒化物から選ばれる少なくとも１
種以上の無機粒子が望ましく、例えば炭化珪素、窒化珪
素および窒化硼素がある。これら炭化物や窒化物は、熱
伝導率が非常に大きく、セラミックファイバー表面やコ
ロイダルゾルの表面および内部に介在して熱伝導性の向
上に寄与する。【００１７】この発明にかかるフィルタは、１または複
数個のフィルタユニットにて構成され、そのフィルタユ
ニットは、断面形状が三角形、正方形、長方形または正
六角形からなり、このフィルタユニットを１種またはそ
れらの複数個を組み合わせて一体に結束させたものであ
る。このような形状のフィルタユニットによれば、排気
ガス浄化装置の実装上の制約が少なくなるので好まし
い。また、前記フィルタユニットは、炭化珪素製多孔質
セラミック焼結体によってハニカム状に形成されたもの
が用いられる。多孔質セラミック焼結体は、耐熱性およ
び熱伝導性に優れ、ハニカム状のフィルタは、微粒子の
補集量を増したときでも圧力損失が小さいからである。【００１８】上記フィルタユニットは、「加熱効率」お
よび「温度制御性」の観点から、熱伝導率が0.05cal／c
m・sec・℃以上である材料を用いることが好ましい。0.
05cal／cm・sec ・℃未満では、セラミックフィルタの
再生時に該フィルタの中心部と周縁部との温度差が大き
くなりすぎることから実用上好ましくないからである。
これらの指標を満足する材料としては、ムライト・コー
ジライト、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、フ
ォルステライト、ステアタイトなどが使用できるが、本
発明においては、高熱伝導率という観点から、炭化珪素
を用いる。【００１９】上記フィルタユニットは、それの気孔率
が、30〜90％、より好ましくは40〜60％であることが望
ましい。30％より小さいと圧損が大きくなり過ぎ、一
方、90％より大きくなるとパーティキュレートの補集率
が悪くなるからである。また、平均気孔径は、５〜40μ
ｍであることが望ましい。５μｍより小さいと圧損が大
きくなり過ぎ、一方、40μｍより大きくなるとパーティ
キュレートの補集率が悪くなるからである。【００２０】この発明にかかるフィルタにおいて、その
構成部材であるフィルタユニットは、１つの貫通孔のい
ずれか一端を目封じして形成されるセルの断面形状を、
該フィルタユニットの断面形状と同一にするのがよい。
加熱時に貫通孔の膨張差に起因する該フィルタユニット
の外周に働く引っ張り力が等方に働くので、熱歪みの発
生を防止できるからである。【００２１】このセルの数は、貫通孔の数であり、50〜
300 個／平方インチであることが望ましい。50個／平方
インチ未満では、濾過面積が少なくなるので単位時間・
単位容積当たりのパーティキュレート補集量が少なくな
るし、一方、300 個／平方インチより多くなると、セル
一個当たりの開口面積が小さくなり過ぎ圧損が上昇する
からである。また、セル（貫通孔）の壁の厚み（隣接す
るセルの壁間距離）は、0.2 〜0.6mm であることが望ま
しい。0.2mm 未満では、フィルタユニットの機械的強度
が弱くなり、一方、0.6mm を超えると、濾過面積が少な
くなるので単位時間・単位容積当たりのパーティキュレ
ート補集量が少なくなるからである。【００２２】なお、この発明においては、セラミックフ
ァイバーからなる熱膨張性の断熱材をその最外周部に設
置してもよい。その理由は、排気ガス浄化装置用フィル
タの最外周部から熱が逃げてしまうことを防止すること
により、再生時のエネルギーロスを最小にすることがで
きるからである。また、再生時の熱によって断熱材を膨
張させることにより、排気ガスの圧力，走行による振動
等によるフィルタの位置ずれを防止することができるか
らである。ここでいう熱膨張性の断熱材としては、例え
ば、セラミックファイバー63 wt％、バーミキュライト2
0 wt％およびα−セピオライト７wt％の混合体からなる
ものがある。【００２３】【実施例】以下に、この発明に係るフィルタを具える排
気ガス浄化装置をディーゼルエンジン用の排気ガス浄化
システムに具体化した実施例を図１〜図６に基づき詳し
く説明する。図１は、この発明のフィルタを具える排気
ガス浄化装置を適用した排気ガス浄化システム１を示す
概略図である。この図において、金属製のケーシング２
は、内燃機関としてのディーゼルエンジンＥの排気管路
Ｅａに接続されている。このケーシング２には、ディー
ゼルエンジンＥから排出されるガス中のパティキュレー
トを除去するためのフィルタ３が配設されている。４
は、シール材５中に埋設した状態の発熱体（ヒータ）で
あり、発熱量制御機構６に連結されている。図１に示す
ように、発熱体４の末端は、配線を介してバッテリー
（24Ｖ）９に電気的に接続されている。この場合、24Ｖ
のバッテリー９の代わりに12Ｖのバッテリーを使用して
もよい。また、前記バッテリー９よりも高電圧（100 Ｖ
の家庭用電源または200 Ｖの商用電源等）の電源を使用
してもよい。発熱量制御機構６は、例えば図１に示すよ
うに、圧力検出器１１や温度検出器１２、燃焼二次エア
ー供給手段１３などから構成されている。【００２４】図２は、排気ガス浄化装置用フィルタ３を
示す図であり、図３は、このフィルタの部分断面拡大図
である。これらの図において、フィルタ３は、８本の角
柱状のフィルタユニット７と４本の断面直角二等辺三角
形状のフィルタユニット８を、ユニット相互間に弾性質
素材からなるシール材（厚さ1.5〜3.0mm ）５を介在さ
せて一体に接着した構成にあり、前記シール材５には発
熱体４が埋設されている。本実施例の場合、各フィルタ
ユニット７，８の発熱体４間は直列に接続されている。
なお、フィルタ３の最外周部には、厚さ10mmの断熱材１
０を配設してもよい。【００２５】図４〜６は、フィルタ３を構成するフィル
タユニット７を示す図である。これらの図において、角
柱状（33mm×33mm×150mm ）のフィルタユニット７に
は、断面略正方形状の貫通孔7aがその軸線方向に沿って
規則的に形成されている。これらの貫通孔7aは、厚さ0.
3mm の多孔質な隔壁7bによって互いに隔てられている。
各貫通孔7aの排気ガス流入側または流出側のいずれかの
一端は、多孔質焼結体製の封止片7cによって市松模様状
に封止されている。その結果、フィルタユニット７の流
入側または流出側のいずれか一方のみに開口するセルC
1，C2が形成された状態となっている。なお、セルC1，C
2の隔壁7bには、白金族元素やその他の金属元素および
その酸化物等からなる酸化触媒を担持してもよい。担持
するとパティキュレートの着火温度が低下するためであ
る。また、フィルタユニット８は、断面形状が直角二等
辺三角形状であることを除いてフィルタユニット７と同
様の構成を有している。そして、この実施例のフィルタ
３を構成するフィルタユニット７，８の場合、平均気孔
径が10μｍ、気孔率が43％、セル壁の厚さが0.3mm 、セ
ルピッチが1.8 mm に設定されている。【００２６】このような排気ガス浄化システム１の配置
構成において、ディーゼルエンジンＥを始動させたとき
の排気ガスの流れについて説明する。まず、図５にて矢
印A1で示すように、排気ガスはまずフィルタユニット
７，８の流入側に開口するセルC1内に導入される。次い
で、排気ガスは多孔質な内壁7bを通過し、隣接するセル
C2、即ち流出側に開口するセルC2内に導入される。この
とき、排気ガス中に含まれるパティキュレートの移動が
内壁7bによって阻止される。よって、パティキュレート
のみが内壁7bにトラップされる。そして、浄化された排
気ガスは、流出側に開口するセルC2内を抜けて、最終的
にフィルタユニット７，８から排出されることになる。【００２７】次に、捕集したパティキュレートをフィル
タ３から除去する再生処理について図７にしたがって説
明する。まず、本発明にかかるフィルタ３によるパティ
キュレートの捕集が進み、フィルタ３の上流側の排気管
路Ｅａに取付けられた圧力検出器11で設定値以上の圧力
損失を検出すると、切換えバルブが作動して、バイパス
側の通路が開き、フィルタ側の通路が閉じて、フィルタ
３の発熱体４への通電が開始する。次に、フィルタの排
気ガス流入側に取付けた温度検出器１２で設定値（パテ
ィキュレートの燃焼開始温度）以上の温度を検出する
と、コンプレッサーなどの燃焼二次エアー供給手段13に
て燃焼エアーが供給され、パティキュレートの燃焼が開
始する。その後、燃焼の伝播に伴い、フィルタの排気ガ
ス流出側に取付けた温度検出器12で設定値以上の温度を
検出すると、再生を完了したという指令が出されて通電
が終了する。そして、切換えバルブが作動して元の状態
に復帰し、再びフィルタ３によるパティキュレートの捕
集が開始される。この実施例は、本発明にかかるフィル
タを具える排気ガス浄化装置を用いて、再生時の燃焼ピ
ークの発生状態について評価試験を行ったものである。【００２８】（実施例１） (1) α型炭化珪素粉末51.5重量％とβ型炭化珪素粉末22
重量％とを湿式混合し、得られた混合物に有機バインダ
ー（メチルセルロース）と水とをそれぞれ6.5重量％、2
0重量％ずつ加えて混練した。次に、可塑剤と潤滑剤を
少量加えてさらに混練し、この混練物を押出成形するこ
とにより、ハニカム状の生成形体を得た。 (2) この生成形体をマイクロ波による乾燥機を用いて乾
燥し、その後、成形体の貫通孔7aを多孔質焼結体製の封
止片7c形成用のペーストによって封止した後、再び乾燥
機を用いて封止片7c用ペーストを乾燥させた。そして、
この乾燥体を400℃で脱脂した後、更にそれをアルゴン
雰囲気下にて2200 ℃で焼成し、図４に示す多孔質でハ
ニカム状のフィルタユニット７，８を得た。 (3) セラミックスファイバー（アルミナシリケートセラ
ミックスファイバー、ショット含有率３％、繊維長さ0.
1 〜100 mm ）23.3重量％、平均粒径0.3 μｍの炭化珪
素粉末30.2重量％、無機バインダーとしてのシリカゾル
（ゾルのSiO₂の換算量は30％）７重量％、有機バインダ
ーとしてカルボキシメチルセルロース0.5重量％および
水39重量％を混合し、混練したものをペースト状にして
シール材５を作成した。 (4) フィルタユニット７，８相互間にヒータ４を埋設し
た状態で前記シール材５を充填し、50〜100 ℃×１時間
にて乾燥，硬化して、フィルタユニット７，８とシール
材５とを接合して一体化した、図２に示すようなフィル
タ３を作製した。 (5) 最後に、フィルタ３の最外周部をセラミックスファ
イバーの熱膨張性断熱材（イビデン製、商品名；フレッ
クス）10で被覆し、所望の排気ガス浄化装置を作製し
た。【００２９】このようにして作製した排気ガス浄化装置
に関し、とくにフィルタ構造体にヒータを設置したもの
について、下記構成（ａ）にかかる従来の排気ガス浄
化装置と、下記構成（ｂ）にかかる本願発明の排気ガス
浄化装置とを比較して、再生時の燃焼ピークがどのよう
に改善されるかを調べた。その結果を本願発明の排気ガ
ス浄化装置については図８に、従来の排気ガス浄化装置
については図９に示す。なお、これらの図は、図１０に
示すフィルタ３において、フィルタユニットNo. ８の中
央軸線方向に測温した結果を経時的に示したグラフであ
り、捕集量が12g／フィルタの単位容積（ｌ）の場合の
結果である。（ａ）従来の排気ガス浄化装置にかかるフィルタの構
成は、ヒータとして金属製ヒータ（カンタル線，直径
1.5 mm）を用い、図１０に示すフィルタユニットNo.1〜
12が、総てほぼ同じ発熱量（密度は、0.6 W／cm³）に
なるようなヒータ配線である構成とした。（ｂ）本願発明の排気ガス浄化装置にかかるフィルタ
の構成は、ヒータとして従来と同様な金属製ヒータ（カ
ンタル線，直径1.5 mm ）を用い、表１に示すような発
熱量分布になるようなヒータ配線である構成とした。な
お、（ａ）、（ｂ）ともにヒーター容量は 1.3 kWとし
た。【００３０】【表１】【００３１】図８（ａ）において、まず、ヒータが通
電すると、初期の段階では、フィルタ３の温度分布は、
ヒータの発熱量分布の影響を強く受けて軸方向中央部が
低温となる凹状の分布を示す。この温度分布は、時間の
経過とともに、端面からの放熱と中央部への熱伝導によ
り、排気ガス流入側から流出側に滑らかに上昇する勾配
を形成するようになる。そして、排気ガス流入側の温度
がパティキュレート（黒鉛）の燃焼開始温度（約600
℃）に達すると、これと同時に燃焼空気が20l/hの割合
で導入される。その結果、図８（ｂ）に示すように、燃
焼の伝播とともに一定の勾配の温度分布を形成する。【００３２】図９に示す結果から明らかなように、従来
の排気ガス浄化装置による再生では、時間の経過ととも
に、燃焼部の発熱量による凸状の温度分布が形成され、
50〜80℃の局部的に突発的な燃焼ピークが発生し、ひい
ては、フィルタが割れてしまうことが判った。これに対
し、図８に示す結果から明らかなように、本願発明の排
気ガス浄化装置による再生では、燃焼部の発熱量による
部分的な温度上昇が制御された温度分布に吸収されて燃
焼ピークの発生を防止できる。その結果、フィルタが割
れることなくフィルタの耐久性を向上させることができ
る。なお、捕集量が20g/フィルタの単位容積（ｌ）の場
合も同様の結果が得られた。【００３３】次に、捕集量が12g/フィルタ容積または20
g/フィルタ容積、燃焼空気導入量が20l/h である条件に
て、再生したときのフィルタの温度分布結果（例えば、
図８，図９）から、有限要素法によってフィルタ内の最
大引張り応力を算出した。その結果を表２に示す。この
表に示す結果から明らかなように、フィルタ内に発生す
る最大引張り応力は、フィルタ材料の引張り破断強度
（６kg）に対して小さな値である。すなわち、本発明に
かかるフィルタは、耐久性に優れることが判った。【００３４】【表２】【００３５】さらに、発明者らは、燃焼効率（再生効
率）に関し、すすの燃え残りが出るかどうかを調べたと
ころ、フィルタ内の温度分布を制御することができるこ
の発明の排気ガス浄化装置によれば、パティキュレート
の完全燃焼を実現できることを確認した。【００３６】なお、図１０に示すような１〜12の各フィ
ルタユニットに設置したヒータの発熱量分布に関し、該
ユニットを軸方向に３等分割して得られるガス入側Ａ
（ガス入口から33.3 ％の部分）、ガス出側Ｃ（ガス出
口から33.3 ％の部分）、中央部Ｂ（ガス入側Ａとガス
出側Ｃを除いた領域）のそれぞれの発熱量が、以下に示
す範囲に設定されるように発熱量制御機構を制御するこ
とが望ましい。但し、各フィルタユニットに接している
ヒータのエネルギーは、接しているユニット総てに同等
に供給されるものとする。フィルタユニットNo１，４，９，１２ヒータの発熱量分布が、ガス入側Ａでは、0.1 〜3.0 Ｗ
／cm³、好ましくは0.5 〜2.0 Ｗ／cm³、より好ましく
は0.8 〜1.6 Ｗ／cm³であり、中央部Ｂでは、0.1 〜3.
0 Ｗ／cm³、好ましくは0.2 〜1.6 Ｗ／cm³、より好ま
しくは0.5 〜1.3 Ｗ／cm³であり、ガス出側Ｃでは、0.
1 〜3.0 Ｗ／cm³、好ましくは0.5 〜2.0 Ｗ／cm³、よ
り好ましくは0.8 〜1.6 Ｗ／cm³となるように、ヒータ
を配置する。なお、これらのユニットは、複合形フィル
タのエッジ部を構成し、放熱量が大きいため、三角形状
として体積を減らしている。フィルタユニットNo２，３,１０,１１ヒータの発熱量分布が、ガス入側Ａでは、0.1 〜3.0 Ｗ
／cm³、好ましくは0.1 〜1.5 Ｗ／cm³、より好ましく
は0.2 〜1.2 Ｗ／cm³であり、中央部Ｂでは、0.1 〜2.
0 Ｗ／cm³、好ましくは0.1 〜1.0 Ｗ／cm³、より好ま
しくは0.1 〜0.7 Ｗ／cm³であり、ガス出側Ｃでは、0.
1 〜3.0 Ｗ／cm³、好ましくは0.1 〜1.5 Ｗ／cm³、よ
り好ましくは0.2 〜1.2 Ｗ／cm³となるように、ヒータ
を配置する。フィルタユニットNo５，８ヒータの発熱量分布が、ガス入側Ａでは、0.1 〜3.0 Ｗ
／cm³、好ましくは0.1 〜2.0 Ｗ／cm³、より好ましく
は0.2 〜1.4 Ｗ／cm³であり、中央部Ｂでは、0.1 〜3.
0 Ｗ／cm³、好ましくは0.1 〜2.0 Ｗ／cm³、より好ま
しくは0.2 〜1.4 Ｗ／cm³であり、ガス出側Ｃでは、0.
1 〜3.0 Ｗ／cm³、好ましくは0.1 〜2.0 Ｗ／cm³、よ
り好ましくは0.2 〜1.4 Ｗ／cm³となるように、ヒータ
を配置する。フィルタユニットNo６，７ヒータの発熱量分布が、ガス入側Ａでは、0.0 〜2.0 Ｗ
／cm³、好ましくは0.05〜1.2 Ｗ／cm³、より好ましく
は0.1 〜0.7 Ｗ／cm³であり、中央部Ｂでは、0.0 〜1.
5 Ｗ／cm³、好ましくは0.05〜0.8 Ｗ／cm³、より好ま
しくは0.1 〜0.4 Ｗ／cm³であり、ガス出側Ｃでは、0.
0 〜2.0 Ｗ／cm³、好ましくは0.05〜1.2 Ｗ／cm³、よ
り好ましくは0.1 〜0.7 Ｗ／cm³となるように、ヒータ
を配置する。【００３７】【発明の効果】以上説明したようにこの発明の排気ガス
浄化装置用フィルタによれば、再生時の燃焼ピークを防
止することが可能であり、再生効率、耐久性を改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】【図１】この発明のフィルタを具える排気ガス浄化装置
を適用した排気ガス浄化システムを示す概略図である。【図２】排気ガス浄化装置を構成するこの発明のフィル
タを示す斜視図である。【図３】排気ガス浄化装置を構成するこの発明のフィル
タの部分拡大断面図である。【図４】この発明にかかるフィルタを構成するフィルタ
ユニットを示す斜視図である。【図５】図４のＡ−Ａ線における一部破断拡大断面図で
ある。【図６】図５のＢ−Ｂ線における拡大断面図である。【図７】再生の処理工程を示すフローチャートである。【図８】この発明にかかるフィルタを具える排気ガス浄
化装置を用いた再生に関し、フィルタ内温度分布の
（ａ）燃焼空気導入前、（ｂ）燃焼空気導入後の経時
変化を示す図である。【図９】従来の排気ガス浄化装置を用いた再生に関し、
フィルタ内温度分布の（ａ）燃焼空気導入前、（ｂ）
燃焼空気導入後の経時変化を示す図である。【図１０】排気ガス浄化装置用フィルタの各ユニットの
分画番号と、ガス入側Ａ，中央部Ｂ，ガス出側Ｃ、を表
す図である。【符号の説明】１排気ガス浄化システム２ケーシング３フィルタ４発熱体（ヒータ）５シール材６発熱量制御機構７，８フィルタユニット９バッテリー１０断熱材１１圧力検出器１２温度検出器１３燃焼二次エアー供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者島戸幸二岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１−１イビデン株式会社大垣北工場内Ｆターム(参考） 3G090 AA02 AA03 BA04 CA04 CB12 CB13 DA03 DA12 EA01 4D019 AA01 BA05 BB06 BC07 BC12 CA01 CB03 CB04 CB09 4D058 JA32 JB06 KA27 MA41 MA44 SA08 UA25

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】ケーシングと、その内部に配設されるハ
ニカム構造の多孔質セラミックフィルタとからなり、か
つ600 ℃以上の温度で再生処理が行われる排気ガス浄化
装置に用いられるフィルタとして、長手方向に沿って並列する複数の貫通孔を有し、これら
の貫通孔の各端面は、それぞれ市松模様状に目封じされ
ると共に、ガスの入側と出側とでは開閉を逆の関係を有
し、これらの貫通孔の隣接するものどうしは、多孔質な
隔壁を通じて互いに通気可能にしてなる炭化珪素製フィ
ルタユニットの複数個にて構成し、かつこれらのユニッ
ト相互間にはシール材を介在させることによって接着し
て集合体とし、そして、前記シール材層として、窒化物
もしくは炭化物から選ばれる少なくとも１種以上の無機
粒子を含むものを用いたことを特徴とする排気ガス浄化
装置用フィルタ。